它花了2.5億年才弄到這條尾巴,果然還是人類靠得住

2021年10月23日10:40

  ▎藥明康德內容團隊編輯

  說到斷尾再生,大家首先一定想到的是壁虎。

  而許多蜥蜴科的物種也同樣具備斷尾的能力。斷尾是蜥蜴用於逃脫捕獵者的障眼法,可以說是用犧牲尾巴的代價換取逃生時間。儘管它們通常能長出新的尾巴,但這個尾巴並不完美,它並沒有原本的脊髓和神經,就是一個簡單的軟骨結構。

  怎樣才能讓斷尾蜥蜴擁有一條完美的尾巴呢?

  實際上,原始尾巴在生長過程中接收了非常豐富的信號,但背腹側的區域信號則完全不同。受到不同影響的神經幹細胞會促進尾巴往不同的組織分化,形成特有的背腹側模式,即背側有神經,腹側有軟骨。

  “蜥蜴已經存在了2.5億年以上,但在這漫長的歲月裡,它們都沒有長出具備背腹模式的尾巴,”研究的主要作者Thomas Lozito博士表示。

  根據《自然-通訊》的新研究,儘管成年斷尾再生時神經幹細胞仍然參與了這一過程,但它涉及的分子信號已經和胚胎時期不一樣了,這些信號只會促進軟骨生產,卻阻止了神經形成。

  這樣看來,把胚胎的神經幹細胞移植到斷尾處不就能長出完整的尾巴了嗎?研究者的測試結果顯示,移植過去的細胞其實的確能具有形成背側結構的能力。但是今時不同往日,斷尾處的信號已經與胚胎時期不同,這些移植細胞很快就會受到腹側信號的影響,逐漸被同化,結果背側的結構還是長不出來。

  看來想要解決這個問題,還得先改變細胞的信號問題。Lozito博士發現,軟骨生成的時候,周圍的細胞都是通過sonic hedgehog(Shh)信號通路來發揮作用的。於是,在後續的嚐試中,他和同事將胚胎神經幹細胞中Shh信號通路的關鍵基因敲除了。

  這一次移植回斷尾處的神經幹細胞不一樣了,不再受到軟骨信號影響的細胞開始發揮原本具有的背側分化能力,開始將神經結構帶回了新生的尾巴中。

  失去了Shh信號通路的關鍵蛋白,即使研究者設法上調Shh通路的信號也阻擋不了移植細胞往神經分化。一條真正尾巴的生成之路再無阻攔。

  在實驗中,研究者利用這種方式讓蜥蜴長出了具有背腹模式的完美尾巴。但研究的現實應用可能不僅僅只是尾巴。“這項研究向我們展示了如何重現組織的再生潛力,”Lozito博士表示,“或許我們能通過蜥蜴來研究人類的傷口和組織再生問題,這對於解決難治創傷問題或許有重要的醫學意義。”

  參考資料:

  [1] Aided by stem cells, a lizardregenerates a perfect tail for first time in more than 250 million years。 Retrieved Oct 15, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/931558

  [2] Lozito, T.P。, Londono, R。, Sun, A.X。 etal。 Introducing dorsoventral patterning in adult regenerating lizard tails withgene-edited embryonic neural stem cells。 Nat Commun 12, 6010 (2021)。 https://doi.org/10.1038/s41467-021-26321-9

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